KR100216543B1 - 할로겐 가변 평면적 직선 조명장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차세대 컴퓨터의 광학적 인지장비나 삼차원 입체영상의 입력장비에 있어서 특수한 할로겐 가변 평면적 직선 조명장치에 관한 것으로서, 서로 다른 세기의 전원을 공급하는 전원공급부(1)과, 상기 전원공급부(1)에 의해 발광하는 원통형 텅스턴 할로겐램프(2a)혹은 두 종류 오목거울 반사형 텅스턴 할로겐램프(2b)(2c)로 이루어진 발광부(2)와, 상기 발광부(2)의 집광 반사경으로 집광시킨 광선의 방향을 바꾸고 하순의 원통형 렌즈 표면에 빛을 골고루 전달시키기 위한 광학 평면반사 거울부(3)과, 광선의 과다열을 차단시키는 옅은 초록색과 파란색이 어우러진 광학 색유리판(4a)과 열을 식히기 위한 소형 선풍기(4b)로 이루어진 열차단부(4)와, 상기 발광부(2)로 부터 전달된 광선을 고 밀도로 집광시키고 직선형으로 반듯한 광선을 만들어 주는 원통형 렌즈부(5)와, 상기 원통형 렌즈부(5)에서 만들어진 직선형 광선을 사용 용도에 따라서 광선의 폭을 조정하는 직선형 조리개부(6)과, 상기 조리개부(6)를 통과한 평면적 직선으로 된 광선을 멀리 목표지점까지 정확하게 비추게 하는 렌즈(7a)와 프로잭트 렌즈(7b)로 이루어진 프로젝트부(7)로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명은 인지해야 할 목표지점에 광역 주파수대의 가시광선대에서 부터 근적외선대에 이르는 광선을 평면적 직선형으로 투광하는 것이기 때문에, 인지해야 할 목표지점의 영상데이터에 대한 위치좌표데이터와 색상데이터를 한 광선에서 추출할 수 있게 함으로서, 기존 장비들에 있어서 인지해야 할 목표지점의 영상데이터에 대한 위치좌표데이터와 색상데이터를 추출하기 위해 두 종류의 특수한 평면적 직선광선을 동시에 보완적으로 투광하기 때문에 일어나는 같은 위치좌표데이터를 서로 조회하고 색상을 입혀 조합시키는 과정의 여러 가지 까다롭고 어려웠던 기술들을 해소할 수 있어, 차세대 컴퓨터의 광학적 인지장비나 삼차원 입체영상 입력장비의 제작에 있어 제작경비의 절감효과를 극대화시키는 효과가 있다.

Description

할로겐 가변 평면적 직선 조명장치

본 발명은 차세대 컴퓨터의 광학적 인지나 삼차원 입체영상을 구현함에 있어 화상데이터를 입력할 때 필수적인 그 화상데이터의 조명을 위한 할로겐 가변 평면적 직선 조명장치에 관한 것이다.

통상 광학적 인지나 삼차원 입체영상의 화상데이터를 입력할 때는 두 가지 종류의 평면적 직선 레이저광선을 사용하고 있다. 하나는 빨간 색의 레이저광선(광역주파수 630nm-880nm에 분포)으로 화상데이터의 위치를 인지하기 위해 쓰이며 비교적 충분한 양의 에너지를 내포하고 있어서 인지를 정확하게 할 수 있는 반면에, 이 레이저광선의 특성으로 인하여 빨간색 이외의 색은 분광해 낼 수 없다. 또 하나는 흰색이나 옅은 오렌지색의 레이저광선으로 화상데이터의 색상을 분광하여 인지하는데 쓰이며, 이 레이저광선은 여러 색을 분광해 낼 수 있지만 에너지의 양이 비교적 적어서 화소자가 화상의 색상 이외의 다른 데이터로 인지하는 데는 적합하지 않다. 에너지의 양이 많은 흰색 레이저광선은 매우 높은 가격으로 경제성이 전혀 없어서 특수 실험실에서 사용된다. 이 두 종류의 레이저광선을 동시에 보완적으로 사용하여 서로 같은 위치의 화상데이터를 조회하고 색상을 입혀 조합시킴으로서 삼차원 입체영상의 화상데이터를 추출하는데 이러한 과정에서 여러 가지 까다롭고 어려운 제반 기술들이 필요하게 된다. 이러한 요건들 때문에 많은 제작경비가 소요된다.

현재 통상 사용되는 종래 기술에 따른 컴퓨터의 광학적 인지장비나 삼차원 입체영상 입력장비에 있어서 인지해야 할 목표지점의 영상데이터에 대한 위치좌표데이터를 추출하기 위해 투광하는 특수한 평면적 직선 광선과 그리고 같은 목표지점의 영상데이터에 대한 색상데이터를 추출하기 위해 투광하는 특수한 평면적 직선광선을 동시에 보완적으로 사용하여 서로 같은 위치의 데이터를 조회하고 색상을 입혀 조합시키는 과정에서 일어나는 여러 가지 까다롭고 어려운 기술들 때문에 많은 제작경비가 소요되고 제작과정이 까다로운 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점 등을 감안하여 이루어진 것으로, 발광부로 부터 발원된 자연광선(가공된 광선)이 원통형 렌즈에서 직선형으로 재 집광되고 직선형 조리개부에서 광선의 폭이 조정된 다음, 가시광선대에서 부터 근적외선대에 이르는 광선을 평면적 직선형으로 투광하는 것이기 때문에, 인지해야 할 목표 지점의 영상데이터에 대한 위치좌표데이터와 색상데이터를 한 광선에서 추출할 수 있는 조명장치를 제공함으로서 이에 기존의 까다롭고 어려웠던 기술들을 쉽고 간단하게 구축할 수 있게 하고 차세대 컴퓨터의 광학적 인지장비나 삼차원 입체영상 입력장비의 제작에 있어 제작경비의 절감을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 할로겐 가변 평면적 직선 조명장치의 전체 구성도

도 2 는 본 발명에 따른 할로겐 가변 평면적 직선 조명장치의 세부 구성도

도 3 은 본 발명에 따른 할로겐 가변 평면적 직선 조명장치의 광선 흐름도

도 4 는 본 발명에 관한 발광부에 있어서의 원통형 텅스턴 할로겐램프의 발광원과 광학 평면반사 거울부의 광선흐름에 관한 설명도

도 5 는 본 발명에 관한 발광부에 있어서의 두 종류 오목거울 반사형 텅스턴 할로겐램프의 발광원과 광학 평면반사 거울부의 광선 흐름에 관한 설명도

도 6 은 본 발명에 관한 발광부에 있어서의 두 종류 오목거울 반사형 텅스턴 할로겐램프의 발광원과 광학 평면반사 거울을 광섬유 다발로 교체하여 원통형 렌즈 까지 광선을 전달하는 것과 두 종류 오목거울을 반사형 텅스턴 할로겐램프의 발광원에서 연결되는 두 묶음의 광섬유를 특수하게 재 배치하는 설명도

도 7 은 본 발명에 관한 원통형 렌즈부에 있어서 입광되는 구면체에서 집광되는 현상을 구면체의 가장 큰 지름을 가진 원에서 평면으로 나타낸 설명도

도 8 은 도 7에서 나타난 평면을 아주 조밀하게 일직선으로 나열하여 연결하면 마치 원통형 투명한 막대로 보이는 가정의 설명도

도 9 는 도 8의 결과로 나타나는 직선 형태의 광선 설명도

도 10 은 본 발명에 관한 직선형 조리개부의 평행사변형 조리개의 원리 설명도

도 11 은 본 발명에 관한 직선형 조리개부의 평행사변형 조리개의 모형도

도 12 는 본 발명에 관한 직선형 조리개부의 평행사변형 조리개의 조립도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 전원 공급부

2 : 발광부

3 : 광학 평면반사 거울부

4 : 열 차단부

5 : 원통형 렌즈

6 : 직선형 조리개부(조리개)

7 : 평면적 직선광선 프로젝트부

8 : 원통형 텅스턴 할로겐램프의 발광원

9 : 455nm-577nm 영역에서의 오목거울 반사형 텅스턴 할로겐램프

10: 오목거울 반사형 텅스턴 할로겐램프

11: 특수하게 재 배치된 광섬유 다발 묶음

12: 광학 색유리판

13: 소형 선풍기

14: 렌즈

15: 프로젝트 렌즈

f,f1,f2,f3,f4,f5­­­­­­fn­1,fn : 원통형 렌즈의 집강 초점지점

i1,i2,i3, j1,j2,j3,p : 직선형 조리개의 평행사변형 원리에 있어서 중요지점

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성 및 작용을 첨부도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 관한 할로겐 가변 평면적 직선 조명장치(Halogen Variable Line-Emitter )는 서로 다른 세기의 전원을 공급하는 전원공급부(1)과, 상기 전원공급부(1)에 의해 발광하는 원통형 텅스턴 할로겐램프(2a) 혹은 두 종류 오목거울 반사형 텅스턴 할로겐램프(2b)(2c)로 이루어진 발광부(2)와, 상기 발광부(2)의 집광 반사경으로 집광시킨 광선의 방향을 바꾸고 하순의 원통형 렌즈 표면에 빛을 골고루 전달시키기 위한 광학 평면반사 거울부(3)과, 광선의 과다열을 차단시키는 옅은 초록색과 파란색이 어우러진 광학 색유리판(4a)과 열을 식히기 위한 소형 선풍기(4b)로 이루어진 열차단부(4)와, 상기 발광부(2)로 부터 전달된 광선을 고 밀도로 집광시키고 직선형으로 반듯한 광선을 만들어 주는 원통형 렌즈부(5)와, 상기 원통형 렌즈부(5)에서 만들어진 직선형 광선을 사용 용도에 따라서 광선의 폭을 조정하는 직선형 조리개부(6)과, 상기 조리개부(6)를 통과한 평면적 직선으로 된 광선을 멀리 목표지점까지 정확하게 비추게 하는 렌즈(7a)와 프로잭트 렌즈(7b)로 이루어진 프로젝트부(7)로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 구성에 의하면, 발광부(2)에서 자연광에 가까운 빛을 발원해야 하는데 광선의 쓰이는 용도에 따라 두가지 방법을 사용한다. 첫째 광학적 인식에서 단지 위치좌표 데이터나 어떤 모양을 인지하려 할 때는 원통형 텅스턴 할로겐램프(2a) 또는 오목거울 반사형 텅스턴 할로겐램프(2c)를 사용한다. 텅스텐 발광원의 광역대는 가시광선대에서 적외선대에 이르고, 적외선대에 가까울수록 상대적인 많은 에너지를 내포하게 된다. 일반적으로 사용되는 광학적 인지장비의 수광소자는 충분한 에너지를 내포하고 있는 근적외선대에서 반응이 활발하다. 둘째는 삼차원 입체영상 입력장비에 있어서 인지해야 할 목표지점의 영상데이터에 대한 색상데이터을 추출하기 위해 푸른빛을 내는 오목거울 반사형 텅스턴 할로겐램프(2b)와 오목거울 반사형 텅스턴 할로겐램프(2c)를 동시에 서로 보완적으로 사용하는데 텅스텐 발광원에서 보여지는 광주파수 455nm-577nm 영역에서의 에너지 약세를 보강하기 위함이다. 이와 같이 발광원에서 발광된 광선은 광학 평면반사 거울부(3)로 진행한다.

광학 평면반사 거울부(3)에서는 발광부(2)에서 발원된 광선들을 직선형으로 재 집광시키기 위한 원통형 렌즈(5)로 전달시키는 일을 한다. 발광부(2) 자체의 반사집광 장치에 의해서 집광된 광선은 기다란 직사각형 광학 평면반사 거울부(3)에서 반사되면서 어느정도 직선형 광선으로 교정이 되고 이 광선들은 평행하게 진행하여 원통형 렌즈(5)에 입광 된다. 더 정교한 광선으로 교정할 때는 발광부의 집광 지점에 광학 유리섬유의 입광 부위 다발 묶음을 배치하고 출광 부위의 광섬유다발을 직선형으로 배정하여 사용한다. 영상데이터에 대한 색상데이터를 추출한 때는 푸른빛을 내는 오목거울 반사형 텅스턴 할로겐램프(2b)와 오목거울 반사형 텅스턴 할로겐램프(2c)를 동시에 서로 보완적으로 빛은 엇갈리게 하면 광학반사거울(3)에서는 섞인 빛이 반사된다(도 5). 광학 유리섬유(광섬유)를 이용하여(도 6)와 같이 서로 엇갈리게 특수하게 재 배치된 광섬유 다발의 묶음(3a)와 같이 배정하면 보완적인 빛의 섞임을 극대화 한다. 정선된 광선은 열 차단부(4)를 통과하여 진행 한다.

열 차단부(4)에서는 발광부(2)로 부터 진행해 오는 광선의 높은 열에너지로 부터 원통형 렌즈를 보호하기 위해 옅은 초록색과 파란색이 어우러진 광학 색유리판(4a)를 설치하여 열 차단벽을 만들고 열을 식히기 위한 소형 선풍기(4b)를 설치하여 뜨거워진 공기를 순환 시킨다.

원통형 렌즈(5)에서는 평행하게 진행하여 입광되는 광선을 재 집광 시킨다. 통상 구를 이루는 렌즈는 (도 7)와 같이 한점 초점 f에서 고밀도로 집광된다. 구체의 가장 큰 지름의 단면을 가상해 보면 (도 7)와 같이 되고, 단면의 원을 밀집하여 (도 8)와 같이 나열하면 원통형 렌즈가 될 것이다. 단면의 초점 f 또한 일렬로 나열되게 된다. 구체에서 고밀도 집광된 한점 초점 f는 원통형 렌즈에서는 초점 f, 초점 f1, 초점 f3, 초점 f4, 초점 f5,....초점 fn-1, 초점 fn으로 나열하게 되어 직선형 광선으로 변환되어 진행한다.

직선형 조리개부(6)에서는 원통형 렌즈(5)에 의해서 직선형으로 집광된 광선을 사용하는 용도에 따라서 그 폭을 조정한다. 직선형 조리개(6)의 폭을 조정하는 데 있어서 목표물에 투광되는 광선의 중심선은 변동이 있어서는 않되므로 직선형 조리개의 양 날개가 중심 기준선을 중심으로 넓혀 지거나 좁혀 져야만 한다. 그 원리는 「평행사변형에 있어서 사변형의 높이를 더 높이거나 낮추어도 윗변과 밑변은 항상 평행하다.」는 명제을 이용하고 있다. 평행사변형에서 윗변과 밑변을 대신하여 크기가 같은 직사각형의 두장의 옆은 날개를 사용하고, 빗변은 두 개의 크기가 꼭 같은 막대를 (도 7)와 같이 사용한다.

(도 10)내지 (도 12) 를 살펴 보면,

(도 10)의 (평행사변형 i1,i3,j3,j1)에 있어서,

내부의 소 (평행사변형 i1,i2,j2,j1)과 (평행사변형 i2,i3,j3,j2)을 살펴 보면,

선분

i1 i2 = i2 i3,

j1 j2 = j2 j3,

i1 i2 = j1 j2, i1 j1 = i2 j2 = i3 j3 이고,

(평행사변형 i1 i3 j3 j1)에 있어서,

선분

i1 j1 = i3 j3,

i1 i3 = j1 j3,

i1 i3 = [점(i1,i2,i3)],

j1 j3 = [점(j1,j2,j3)] 이므로

[점(i1,i2,i3)]에서 (i1⇔i3)는 j2를 중심으로

[점(j1,j2,j3)]에서 (j1⇔j3)는 j2를 중심으로 서로 점대칭운동을 한다.

(평행사변형 i1,i3,j3,j1)에 있어서,

[(i1⇔j3),(i3⇔j1), (i1 j1⇔i3 j3)],들은 i2,j2의 중심점 p를 중심으로 서로 점대칭운동을 하게 되고,

[(평행사변형 i1,j1,i2,j2)⇔(평행사변형 i2,j2,i3,j3)]도 또한 i2,j2의 중심점 p를 중심으로 서로 점대칭운동을 하게 되며,

따라서 [(평행사변형 i1,i2,j2,j1)⇔(평행사변형 i2,i3,j3,j2)]는 중심선(선분i2,j2)을 기준으로 서로 등거리 운동을 하게 된다.

그 결과 양 날개는 중심 기준선으로 부터 똑 같이 넓혀 졌다 좁혀 졌다함으로서 조리개의 양 날개 폭이 조정되고 직선광선의 폭도 조정되게 된다.

(도 11)와 같이 조리개를 만들면 스프링은 i1을 보조벽으로 당기게 하여 조리개를 열리게 하고 볼트는 열리게함을 정지시키거나 볼트를 조이면 조리개가 닫히게 된다. 따라서 볼트를 조이면 조리개는 닫히고 볼트를 풀면 조리개는 열리게 된다. 또한 스프링 힘의 방향과 볼트의 회전에 의한 진행방향의 힘이 서로 상대적으로 반대를 이룸으로 양쪽 날개는 항상 고정적으로 안정시킬 수 있다. 이 조리개의 폭 조정으로 할로겐 직선광선은 그 폭(굵기)이 사용 용도에 따라 편리하게 조정되어 프로젝트 렌즈부(7)로 진행해 간다.

프로젝트 렌즈부(7)에서는 가공된 직선광선을 목표물에 정확하게 투광하도록 광선의 길이와 거리를 조절하여 준다. 투광할 목표물의 종류와 그 사용 용도에 따라서 렌즈의 종류도 달라진다. 렌즈의 고정 부착 부분은 여러 가지 렌즈를 교환할 수 있도록 제작되어야 하고, 렌즈 교환 구경은 국제 공통의 크기로 해야한다. 이렇게 해서 얻어지는 할로겐 가변 평면적 직선광선은 이 조명장치에 의해M에서M 까지 정밀하게 조정이 가능하게 되었으며, 텅스턴 발광원으로도 정밀한 평면적 직선의 광선을 생성함으로서 가시광선대 및 근적외선대의 평면적 직선광선을 얻게 되었다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 관한 할로겐 가변 평면적 직선 조명장치는 발광부로 부터 발원된 자연광선(두 종류 오목거울 반사형 텅스턴 할로겐램프에 의해 가공된 광선)이 원통형 렌즈에서 직선형으로 재 집광되고 조리개부에서 광선의 폭이 정확하고 정밀하게 조정된 다음, 가시광선대에서 부터 근적외선대에 이르는 광선을 평면적 직선으로 투광하는 것이기 때문에, 인지해야 할 목표지점의 영상데이터에 대한 위치좌표데이터와 색상데이터를 한 광선에서 추출할 수 있는 조명장치를 제공함으로서, 이에 기존의 까다롭고 어려웠던 기술들을 쉽고 간단하게 구축할 수 있게 하고, 차세대 컴퓨터의 광학적 인지장비나 삼차원 입체영상 입력장비의 제작에 있어 제작경비의 절감효과를 극대화 시키는 효과가 있다.

Claims (8)

1. 서로 다른 세기의 전원을 공급하는 전원공급부(1)과, 상기 전원공급부(1)에 의해 발광하는 원통형 텅스턴 할로겐램프(2a)나 혹은 두 종류 오목거울 반사형 텅스턴 할로겐램프(2b)(2c)로 이루어진 발광부(2)와, 상기 발광부(2)의 집광 반사경으로 집광시킨 광선의 방향을 바꾸고 하순의 원통형 렌즈 표면에 빛을 골고루 전달시키기 위한 광학 평면반사 거울부(3)과, 광선의 과다열을 차단시키는 옅은 초록색과 파란색이 어우러진 광학 색유리판(4a)과 열을 식히기 위한 소형 선풍기(4b)로 이루어진 열차단부(4)와, 상기 발광부(2)로 부터 전달된 광선을 고 밀도로 집광시키고 직선형으로 반듯한 광선을 만들어 주는 원통형 렌즈부(5)와, 상기 원통형 렌즈부(5)에서 만들어진 직선형 광선을 사용 용도에 따라서 광선의 폭을 조정하는 직선형 조리개부(6)과, 상기 조리개부(6)를 통과한 평면적 직선으로 된 광선을 멀리 목표지점까지 정확하게 비추게 하는 렌즈(7a)와 프로잭트 렌즈(7b)로 이루어진 프로젝트부(7)로 구성되는 것을 특징으로 하는 할로겐 가변 평면적 직선 조명장치.
2. 제 1 항에 있어서, 발광부(2)가 통상 사용되고 있는 텅스턴 발광원에서 보여지는 광주파수 455nm-577nm 영역에서의 에너지 약세를 보강하기 위해서 푸른빛을 내는 오목거울 반사형 텅스턴 할로겐램프(2b)와 오목거울을 반사형 텅스턴 할로겐램프(2c)를 동시에 서로 보완적으로 사용하는 것을 특징으로 하는 할로겐 가변 평면적 직선 조명장치.
3. 제 1 항에 있어서, 발광부(2)와 광학 평면반사 거울부(3)가 푸른빛을 내는 오목거울 반사형 텅스턴 할로겐램프(2b)와 오목거울 반사형 텅스턴 할로겐램프(2c)를 동시에 보완적으로 빛을 엇갈리게 함으로서 서로 섞인 빛이 광학 평면반사 거울부(3)에서 교정되어 반사되게 하는 것을 특징으로 하는 할로겐 가변 평면적 직선 조명장치.
4. 제 1 항에 있어서, 발광부(2)와 광학 평면반사 거울부(3)의 푸른빛을 내는 오목거울 반사형 텅스턴 할로겐램프(2b)와 오목거울 반사형 텅스턴 할로겐램프(2c)의 보완적인 빛의 섞임을 극대화하고 정교한 광선으로 교정하기 위해, 두 다발 묶음의 광학 유리섬유(광섬유)를 이용하여 서로 엇갈리게 특수하게 재 배치된 광섬유다발의 묶음(3a)와 같이 배정하는 것을 특징으로 하는 할로겐 가변 평면적 직선 조명장치.
5. 제 1 항에 있어서, 발광부(2)의 발광원으로 부터 진행하는 광선들을 원통형 렌즈(5)를 이용하여 평면적 직선광선으로 만드는 것을 특징으로 하는 할로겐 가변 평면적 직선 조명장치.
6. 제 1 항에 있어서, 직선형 조리개(6)가 평행사변형의 특성을 이용하여 제작 사용하되, 상기 직선형 조리개(6)를 이용하여 직선광선의 폭(굵기)를 사용하는 용도에 따라서 조정하는 것을 특징으로 하는 할로겐 가변 평면적 직선 조명장치.
7. 제 1 항 또는 제 6 항에 있어서, 평행사변형의 원리를 응용한 직선형 조리개(6)가 스프링(spring)의 당기는 힘과 볼트(bolt)를 조이고 풀어줄 때의 회전에 의한 전진이나 후퇴함에 따라서 조리개 양 날개의 폭을 조정하는 것을 특징으로 하는 할로겐 가변 평면적 직선 조명장치.
8. 제 1 항에 있어서, 프로젝트 렌즈부(7)에서 투광할 목표물의 종류와 그 사용 용도에 따라서 달라질 수 있는 렌즈의 고정 부착 부분을 국제 공통규격으로 제작하여 여러 가지 렌즈를 교환할 수 있도록 함으로서, 가공된 직선광선의 폭을M에서M 까지 조정하고 광선의 길이와 거리를 정밀하게 조정하여 정밀한 평면적 직선광선을 만들어 내는 것을 특징으로 하는 할로겐 가변 평면적 직선 조명장치.